Электротехника и электроника. Частотные характеристики электрических цепей презентация

Учебная дисциплина
Электротехника и электроника
Лекция
Частотные характеристики электрических цепей
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра компьютерных технологий и информационной безопасности
Институт информационных технологий и безопасности

Учебные вопросы:
1. Основные понятия и определения частотных характеристик
Литература:
1. Бакалов В.П., Игнатов А.Н., Крук Б.И. Основы теории электрических цепей и электроники: Учебник для вузов, - М.: Радио и связь, 1999 г, с. 103 –112.
2. Иванов М.Т., Сергиенко А.Б.,Ушаков В.Н. Теоретические основы радиотехники: Учебник для вузов, - М.: Высшая школа, 2002 г, с. 116 – 1288.
3. Бычков Ю.А., Золотницкий В.М., Чернышев Э.П. Основы теории электрических цепей: Учебник для вузов, - СПб.: Издательство «Лань» 2002 г, с. 196 –202.
2. Частотные характеристики RC и CR цепей
3. Частотные характеристики RL и LR цепей
4. Логарифмические частотные характеристики

воздействие
реакция
Комплексная передаточная функция по напряжению ЭЦ
1. Основные понятия и определения частотных характеристик ЭЦ

АЧХ цепи – показывает зависимость от частоты отношения амплитуд выходного и входного гармонического воздействия
ФЧХ цепи – показывает зависимость от частоты разности фаз выходного и входного напряжения
Комплексная передаточная функция по току ЭЦ
Характеризует зависимость от частоты отношения амплитуд токов
Характеризует зависимость от частоты разности фаз токов

Комплексная функция входного сопротивления ЭЦ
Характеризует зависимость от частоты разность фаз между входным напряжением и током
Характеризует зависимость от частоты полного входного сопротивления цепи
Алгебраическая форма записи комплексной функции входного сопротивления ЭЦ

2. Частотные характеристики RC и CR цепей
2.1 Частотные характеристики RC цепи
1. Комплексное входное сопротивление цепи
RВХ
ZВХ
XВХ
Модуль ZВХ
τ = RC, c – постоянная времени RC цепи

2. Комплексная передаточная функция напряжения RC цепи
Модуль KU(jω) ⇒ АЧХ цепи
Аргумент KU(jω) ⇒ ФЧХ цепи
Условие определяющее частоту среза цепи - ωСР

1/√2
Полоса пропускания
0
НЧ
КU(ω)
Вывод: RC цепь обладает избирательными свойствами, т.к. достаточно хорошо пропускает колебания низких частот и не пропускает (подавляет) колебания высоких частот

2.1 Частотные характеристики СR цепи
1. Комплексное входное сопротивление цепи (такое как и у RC – цепи)
2. Комплексная передаточная функция напряжения СR цепи

Модуль KU(jω) ⇒ АЧХ цепи
Аргумент KU(jω) ⇒ ФЧХ цепи
1/√2
Полоса пропускания
0
ВЧ
КU(ω)
Вывод: СR цепь обладает избирательными свойствами, т.к. достаточно хорошо пропускает колебания высоких частот и не пропускает (подавляет) колебания низких частот

3. Частотные характеристики RL и LR цепей
3.1 Частотные характеристики RL цепи
1. Комплексное входное сопротивление цепи
RВХ
ZВХ
XВХ=ωL= ωτR
Модуль ZВХ
τ = L/R, c – постоянная времени RL цепи

2. Комплексная передаточная функция напряжения RL цепи
что совпадает с комплексной передаточной функцией СR цепи
Модуль KU(jω) ⇒ АЧХ цепи
Аргумент KU(jω) ⇒ ФЧХ цепи

Полоса пропускания
0
ВЧ
КU(ω)
Графические зависимости определяющие АЧХ и ФЧХ RL цепи аналогичны соответствующим характеристикам CR цепи
АЧХ RL цепи
ФЧХ RL цепи
Вывод: RL цепь обладает избирательными свойствами, т.к. достаточно хорошо пропускает колебания высоких частот и не пропускает (подавляет) колебания низких частот
1/√2

3.2 Частотные характеристики LR цепи
1. Комплексное входное сопротивление цепи (такое же как и у RL – цепи)

1/√2
Полоса пропускания
0
НЧ
КU(ω)
Вывод: LR цепь обладает избирательными свойствами, т.к. достаточно хорошо пропускает колебания низких частот и не пропускает (подавляет) колебания высоких частот

Для непериодических воздействий комплексные передаточные функции определяются через спектральные плотности воздействия и реакции
Частотные характеристики не зависят от амплитуд и начальных фаз воздействий и определяются только данными цепи: числом, свойствами, значениями и порядком соединения друг с другом ее элементов.
Частотные характеристики описывают собственно электрическую цепь

4. Логарифмические частотные характеристики цепей
Логарифмируя амплитудно-частотную характеристику цепи и умножая ее на 20 получим АЧХ, выраженную в децибелах (ЛАЧХ)
Наклон 20 дБ на декаду
Декада – единица измерения логарифмической частоты – интервал частот, соответствующий изменению частоты в 10 раз